最近國家標準委、國家發(fā)展改革委等六部門聯(lián)合印發(fā) 《氫能產(chǎn)業(yè)標準體系建設指南(2023 版)》，明確了近三年國內(nèi)國際氫能標準化工作重點任務，系統(tǒng)構建了氫能制、 儲、輸、用全產(chǎn)業(yè)鏈標準體系。指南旨在貫徹落實國家關于發(fā)展氫能產(chǎn)業(yè)的決策部署，充分發(fā)揮標準對氫能產(chǎn)業(yè)發(fā)展的規(guī)范和引領作用。
氫能前景無限。通過將電能轉換成氫能，再通過多種途徑將氫能加以利用，可以部分克服可再生能源本身的局限性，從而更好地匹配能源供給和需求。氫能可直接應用于豐富的下游場景，包括氫能交通、工業(yè)脫碳、大規(guī)模儲能和運輸?shù)?。在中國，隨著下游氫能消費市場增長和應用場景拓展，上游可再生能源市場玩家紛紛投資布局氫能產(chǎn)業(yè)，推動氫能全產(chǎn)業(yè)鏈發(fā)展。
氫能產(chǎn)業(yè)現(xiàn)狀如何？有哪些投資機會？近期鈦資本邀請上海自貿(mào)區(qū)基金合伙人路宜來進行分享，主題是：寬眼界、長眼光——產(chǎn)業(yè)資本助力氫能發(fā)展。路宜是浙江大學與麻省理工學院聯(lián)合培養(yǎng)材料學博士，長期關注新能源、新材料等先進制造領域，在氫能領域主要投資了氫晨科技、治臻股份、中科富海、中鼎恒盛、嘉資新材、漢丞科技、億氫科技等。曾獲2022年度中國創(chuàng)投金鷹獎“碳中和行業(yè)最佳創(chuàng)投機構”、第一財經(jīng)股權價值榜“杰出綠色投資人”、2022年度/2021年度上海股權投資協(xié)會新能源最佳投資人。本次分享主持人是鈦資本董事總經(jīng)理陳蓉，以下為分享實錄：
國家氫能產(chǎn)業(yè)發(fā)展戰(zhàn)略
氫能源作為優(yōu)化和調(diào)整能源結構的重要途徑之一，在多個領域有廣泛應用，包括化工、電子農(nóng)業(yè)以及交通領域。這些都是工業(yè)和交通領域綠色低碳轉型的重要載體。雙碳并不是完全消除碳排放，而是要使排放與吸收達到平衡。因此，我們需要引入一些新型碳能源形式，以滲透到現(xiàn)有的能源結構中。
國家已明確氫電協(xié)同作為氫能源發(fā)展的關鍵戰(zhàn)略思路。未來，到2050年左右，氫能源將在我國終端能源體系中扮演重要角色，占據(jù)大約五分之一的份額，這將推動10萬億級別的新興產(chǎn)業(yè)發(fā)展和戰(zhàn)略機遇。目前在商業(yè)化方面已經(jīng)取得了重要突破，尤其是在代表性產(chǎn)業(yè)上，而燃料電池車輛無疑是其中之一。
今年上半年出臺了一些重要政策，如上海市的政策。這些政策將引起許多投資者對未來發(fā)展前景的關注，甚至會涉及退出機會。此外，強調(diào)了氫能源的中長期規(guī)劃，并提出在國家發(fā)改委能源局創(chuàng)建“1+N”政策體系，以支持符合條件的輕型能源企業(yè)在科創(chuàng)板和創(chuàng)業(yè)板上市。如推動氫氣充電站建設以及推動電力網(wǎng)絡的峰值調(diào)節(jié)等，都是為未來全天候儲能應用場景制定政策的一部分。
氫能產(chǎn)業(yè)投資現(xiàn)狀分析
2021年是氫燃料電池產(chǎn)業(yè)的一個重要時間節(jié)點。自雙碳政策出臺以后，各種涉及氫燃料電池的項目如雨后春筍般涌現(xiàn)。鋰電池產(chǎn)業(yè)發(fā)展較早，從2009年開始推廣，經(jīng)過了16年的發(fā)展，至今已經(jīng)非常成熟。但氫能源實際上在2021年仍處于初級發(fā)展階段。氫能源裝置本身是一個發(fā)動機裝置，需要來自各方面的配套設施，而不僅僅是電能供應。
雖然有36家企業(yè)在2021年獲得了超過40億元的融資，但主要集中在燃料電池電堆領域。許多項目涉及到系統(tǒng)、膜極板、催化劑等方面的研發(fā)。氫能源產(chǎn)業(yè)鏈是一個全鏈條的事情，需要產(chǎn)業(yè)鏈各個環(huán)節(jié)都要平衡發(fā)展。
2022年，很多企業(yè)更加堅定地投身于氫能源行業(yè)。國富氫能等三家氫能源企業(yè)已經(jīng)在科創(chuàng)板上市。這些舉措增強了市場信心。市場融資規(guī)模也不斷擴大，整個行業(yè)從整車到上游都在不斷地降低價格，降價給整個產(chǎn)業(yè)鏈的企業(yè)帶來了困難，包括毛利下降和應收賬款增加，政策補貼未能兌現(xiàn)，導致整個行業(yè)財務狀況不佳。
2023年上半年，氫能源領域仍然有數(shù)百億元的融資。盡管目前市場上存在許多不成熟的技術，但核心材料仍然值得關注，因為制氫將會是一個巨大的市場，市場規(guī)?？赡苓_到數(shù)千億元，遠遠超過氫燃料電池車市場。
氫能產(chǎn)業(yè)現(xiàn)狀及投資機遇
氫能源產(chǎn)業(yè)鏈非常長，包括生產(chǎn)、儲存、運輸和使用等環(huán)節(jié)，我們主要關注氫能商用車，特別是大型重型卡車。因為一輛49噸的重型卡車，其排放相當于大約200輛乘用車。但實際上，我們的定位是減排和應對雙碳目標。尤其在北方，許多煤化工、焦化工、鋼鐵等重工業(yè)企業(yè)，需要大量的氫氣來減少排放。
像陜西的榆林，擁有豐富的礦產(chǎn)資源，每天有大約10萬多輛重卡，噸位各不相同，包括31噸自卸車、42噸、49噸等噸位的卡車，45噸攪拌車、未來還有54噸自卸車等。每天都在運輸?shù)V石、煤炭和其他物資。這些卡車在推動碳減排方面扮演了重要角色，是市場化需求的重要驅動力。
同時，要加快氫氣制備，目前我國主要使用化石燃料進行氫氣生產(chǎn)，短期內(nèi)仍是主要方法，因為成本較低，而且氫氣的來源多樣，包括副產(chǎn)品氫氣，這些副產(chǎn)品來自化工企業(yè)、生物醫(yī)藥企業(yè)以及農(nóng)藥化工等領域。然而，從長遠來看，隨著可再生能源電價的下降，清潔、高效的綠色氫氣將成為制氫的主要方法，這個市場規(guī)模已經(jīng)非常龐大。
另一種方法是電解水制氫，已經(jīng)取得了一些進展。目前，總產(chǎn)能已經(jīng)達到了7-8GW。然而，堿性電解槽無法與風能光能相結合，而PEM電解槽在這方面更有優(yōu)勢。但成本較高，如上半年招標的項目所示，堿性電解槽的成本基本上在每兆瓦30萬元左右。今年上半年的出貨量已經(jīng)達到576兆瓦，去年全年達到722兆瓦，預計全年總量將達到約1.5GW。
關于儲運方面，在100公里至150公里的運輸范圍內(nèi)，高壓氣態(tài)儲存仍然具有經(jīng)濟優(yōu)勢。從長遠來看，隨著運輸距離的增加，以及氫能源的戰(zhàn)略重要性，我們需要考慮管道的建設和發(fā)展，這將是一個需要關注的重要領域。
首先，我們分析三種儲運方式，一是車載儲氫瓶，目前有35兆帕和70兆帕兩種類型。目前的技術方向是朝著70兆帕的儲氫瓶發(fā)展，無論是三型還是四型的瓶子，都希望能達到70兆帕。
二是液氫。液氫的能耗目前確實較高，因為需要將氫氣冷卻到-253攝氏度的液氫狀態(tài)。未來，我們希望能夠改進這項技術。如果是遠距離運輸，液氫的運輸成本優(yōu)勢就會顯現(xiàn)出來。
三是固態(tài)儲氫和有機態(tài)儲氫。最早的固態(tài)儲氫材料需要加熱到200多攝氏度，現(xiàn)在可能通過摻入一些稀土金屬可以降低到100攝氏度以下，但仍然需要耗能。
儲氫和運輸實際上是分不開的，拖車的氫氣壓力要控制在20兆帕，另外還需要管道，但是建設管道需要基礎設施。目前，國家已經(jīng)在推動這方面的示范項目，比如中石化的西氣東輸項目，已經(jīng)有400公里的氫氣混合管道。目前，因為傳統(tǒng)金屬材料不適用于氫氣，所以現(xiàn)在有人在研究使用特殊的塑料材料，如尼龍等。
值得關注的是，2020年，國務院發(fā)展研究中心的萬鋼提出了一個構想，即將3+2城市群和山東的“氫進萬家”科技示范項目連接起來，建立跨區(qū)域的氫能高速公路示范線。這將有助于解決燃料電池汽車推廣中的一個制約因素。這一構想的核心思想是呼吁社會將更多精力投入到加氫站的建設上。
關于加氫站設備供應方面，已經(jīng)有多家成熟的企業(yè)。但加氫站面臨的主要制約包括成本較高和安全問題。目前，設備成本已經(jīng)達到了加油站的兩倍。此外，安全監(jiān)管方面，不同地方政府和各級官員對于加氫站的態(tài)度和認識也不一致。
2022年，氫燃料電池汽車的產(chǎn)銷量創(chuàng)下歷史新高，分別達到了3626輛和3367輛。這意味著如今這些車輛已經(jīng)不需要補貼來推動銷售。然而，到今年上半年，上海市計劃在“十四五”期間，從2021年到2025年推廣1萬輛氫燃料電池車，但到目前為止，還剩下7300多輛需要完成。政府的態(tài)度是積極的，但企業(yè)面臨著高成本、不提供補貼、巨額應收賬款和難以融資等問題。
就不同商用車型的發(fā)展前景來看，氫能車目前主要發(fā)揮作用于鋰電無法涵蓋的應用場景，包括長途運輸和低溫環(huán)境。在寒冷的氣候條件下，氫能的啟動和停止性能明顯優(yōu)于鋰電池。目前，磷酸鐵鋰電池在鋰電池市場中占據(jù)主導地位，但磷酸鐵鋰電池對低溫環(huán)境較為敏感。三元鋰電池對低溫較為耐受，但其安全性和成本是個問題。因此，氫能車在北方重工業(yè)等特定應用場景中具有獨特的優(yōu)勢。
目前大約三分之一的氫能車輛屬于49噸級別，這是一個非常重要的領域，也是氫能車的特點之一。在噸位級別的車輛方面，未來的需求量將非常大。
作為投資者，在新能源領域需要關注哪些細分賽道的發(fā)展趨勢呢？首先是氫氣生產(chǎn)。根據(jù)預測，到2030年，我國氫氣的年需求量將接近3700多萬噸，而到2025年，這個數(shù)字將達到2800多萬噸。這些氫氣的來源包括煤化工、天然氣制氫、氯堿化工、工業(yè)復產(chǎn)等領域。
其次是PEM電解技術。PEM電解的優(yōu)勢在于其電解產(chǎn)氫氣的純度較高。但在一般工業(yè)應用中，不需要如此高純度的氫氣。因此，高成本可能會成為制約PEM電解市場發(fā)展的一個因素。然而，要降低PEM電解成本仍然存在挑戰(zhàn)，因為貴金屬催化劑和膜材料的成本難以降低。
第三，陰離子交換膜技術。這種技術替代了堿性電解中的陽膜。陰離子交換膜包括磷酸根和聚酰胺等材料，但目前存在一些問題，如機械性能差、穩(wěn)定性低、容易水解等。然而，這些膜的電流密度較高，升溫速度較快，有潛力成為未來的一種替代技術。
第四，高溫固態(tài)電解池（SOEC）技術。其效率可以達到最高的90%左右。當然，SOEC技術也面臨材料方面的問題，火化過程中可能會導致微孔結構，從而影響膜的穩(wěn)定性。此外，稀土元素在制備過程中也較為昂貴，這個領域可能與陰離子交換膜（AM）技術類似。
第五，氫氣的儲運。氫氣和氦氣都具有反焦耳湯姆遜原理。一般情況下，氣體擴散會導致溫度下降，但氫氣和氦氣則相反，它們會導致溫度上升。我們需要研究一些與這方面相關的技術。此外，管道技術也需要關注，特別是液態(tài)儲氫技術在大規(guī)模儲存之前可能是遠距離氫氣輸送的重要載體。固態(tài)材料也是一個有潛力的領域，如藍電，以及儲氫量相對較低但可以在常溫下操作的技術。
第六，加氫技術。之前提到了隔膜壓縮機和液驅壓縮機，這兩個方面的發(fā)展對于加氫站的規(guī)模和活躍度降低成本非常關鍵。此外，加氫站的安全距離也很重要，雖然沒有官方的數(shù)據(jù)，但行業(yè)普遍認為需要一個200×200米的安全距離，而不是傳統(tǒng)加油站的50×50米。一般來說，如果滿足了2000平方米的安全距離要求，就可以建設家庭加氫站。
第七，八大核心技術迭代。如PEM膜、催化劑、碳紙雙極板、模塊、電極、電堆和發(fā)動機系統(tǒng)等。此外，改善空氣質(zhì)量對于提高電堆的性能非常重要，因為在惡劣環(huán)境下，氫能車輛的電堆可能會受到空氣中的泥沙和灰塵的影響，導致性能下降。提高空氣質(zhì)量可以解決這個問題。
第八，高端電堆的需求。目前，電堆的工作效率大約在50%-60%之間，理論上最高可以達到0.8伏特0.6伏特，這對電堆的壽命可能造成一定損害。因此，我們需要關注如何在極限效率以下進一步提高電堆的效率。
接下來，我想談一下成本的具體計算。林忠欽院士曾提到，要推廣氫能車，就需要降低成本。推廣的方式有幾種，包括財政補貼、運營補貼和以電補氫。如果僅依靠國家補貼和遞補，那么大概需要到2022年，補貼后的成本才能小于傳統(tǒng)燃油車。然而，如果采用低成本氫氣的方式，例如在山西、陜西等地區(qū)，氫氣價格非常低，那么，在今年年底之前，成本可能已經(jīng)具備了與燃油車競爭的優(yōu)勢。
也許有人一直在將氫能源與鋰電池進行比較。首先，要明確，鋰電池和氫能在定位和用途上存在不同。其次，就能量密度而言，以相同的體積來看，氫氣的能量密度比鋰電更高。再次，關于全生命周期成本和能量效率。如果將電能從電網(wǎng)傳輸?shù)诫姵卦賯鬏數(shù)杰囕?，這個效率大約為27%。但如果使用煤制氫，然后將氫壓縮、儲存、傳輸?shù)诫姸言賯鬏數(shù)杰囕啠蚀蠹s為29%。然而，如果不經(jīng)過煤制氫的過程，效率可能只有10%左右，氫能源的發(fā)展中，儲能在工業(yè)應用中扮演著重要角色，我們需要將多余的電能儲存起來，這不僅僅是為了供車輛使用。所以，我們需要宏觀地看待整個產(chǎn)業(yè)鏈的效率問題。
上海氫能產(chǎn)業(yè)發(fā)展機遇
如果我們將三大燃料電池示范城市群進行比較，會發(fā)現(xiàn)，上海的城市群建設非常市場化。北京城市群則依托一些制度建設，包括冬奧會等因素。廣東由于氫氣資源相對不豐富，導致氫氣價格較高，城市化建設較為困難。因此，很多廣東企業(yè)已經(jīng)遷移到長三角地區(qū)。
此外，上海的交通領域排放占總排碳量的27%，因此發(fā)展商用氫能商用車對上海城市群的發(fā)展非常關鍵。臨港地區(qū)也出臺了多項政策，發(fā)展了國際氫能谷，并推動了氫能企業(yè)的發(fā)展。
最后，作為全國首支自貿(mào)區(qū)主題的基金。我們的投資策略側重于高成長性。未來的發(fā)展路徑還是比較明確。市場已經(jīng)逐漸形成閉環(huán)，盡管進展沒有預期快，但確實已經(jīng)在推動整個市場發(fā)展。
問答
Q1:氫能源的出現(xiàn)，是否意味著燃油在交通工具上的使用逐漸被淘汰？
A:燃油在短期內(nèi)不太可能被完全淘汰。只要國家經(jīng)濟不斷發(fā)展，傳統(tǒng)燃油的需求沒有大幅增長，排放量將保持穩(wěn)定。在雙碳目標上，確保排放的碳能夠被有效回收。那么，短期內(nèi)傳統(tǒng)能源被完全替代的可能性并不大。
Q2:歐盟今年十月將推出碳稅，這將對氫能源的發(fā)展和KOC產(chǎn)業(yè)鏈有何影響？
A:目前在氫能源領域，尤其是交通工具領域，還沒有機構進行碳排放指標的測算。因為這個產(chǎn)業(yè)目前仍處于初興階段，未來可能會有更多的實際測算。企業(yè)可能會面臨碳排放的壓力。政策制定將起到?jīng)Q定性作用，希望未來政策的推動下，會有專業(yè)機構幫助完成這一任務。
Q3:如何看待基于氫儲能的多能耦合系統(tǒng)項目？
A：首先是電力分配的問題。目前多能耦合系統(tǒng)仍然在使用PEM來進行耦合，這種方式會增加成本，同時也會因為膜技術和綜合能源管理系統(tǒng)的復雜程度增加而提高成本。但綜合來看，是比較好的解決方式之一。
Q4:對于pre A階段的氫能企業(yè)的發(fā)展和融資有什么建議？
A:在新能源汽車領域，企業(yè)不太愿意輕易改變傳統(tǒng)供應鏈體系。我們的關注點主要是技術。在評估早期項目時，我們更多地依賴于技術和未來的增長潛力。但現(xiàn)在因為二級市場更關注財務表現(xiàn)，如果公司的成長空間不支撐財務，可能會引發(fā)問題。因此，如果一家公司的估值超過30倍以上，我們確實會更加謹慎。
Q5:液氫儲罐項目有何發(fā)現(xiàn)？
A：保冷絕熱技術涉及到杜瓦瓶和材料。我們投資的項目首先需要大型低溫設備，可以在很短的時間內(nèi)將液氦冷卻到極低溫。如果沒有杜瓦瓶，無法有效地儲存液氦，因為熱量會交換。如果使用高速膨脹機，會將液氦降溫，但會立即與外界發(fā)生熱交換，因為溫度太低，會導致熱解。所以絕熱技術和材料是關鍵。
Q6: AEM的制氫路徑在商業(yè)化方面還存在哪些難點？
A:材料方面，AEM是使用的陰離子交換膜，通常是磷酸根體系的膜。這些膜使用陰離子交換，與氫氧根離子交換。但目前存在三個問題，首先，這些膜的機械強度性能相對較差。其次，穩(wěn)定性不高。再次，雖然磷酸膜技術比較成熟，但也存在問題。比如在電流密度較大的情況下容易水解，導致膜不穩(wěn)定。所以，如果解決了這些技術難點，商業(yè)化能力將得到增強。
Q7:關于制氫技術的各種方向，您認為哪些方向具有投資機會？
A:首先，需要重點關注鉑的負載量和氧化銥。其次，需要研究是否存在新型的氣體擴散層技術。還有一個關鍵點是催化劑，需要不斷降低催化劑和膜材料的成本。因為不僅僅包括膜的成本，還包括催化劑的涂覆工藝對成本的影響。如果涂覆工藝不佳，膜容易溶脹，而現(xiàn)在大多數(shù)膜都存在這個問題。所以，涂覆工藝的改進和溶脹的控制非常關鍵。關于金屬儲氫方向，雖然存在一些挑戰(zhàn)，但中國已經(jīng)在自主創(chuàng)新方面取得了進展。
來源：鈦資本研究院
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